Сооружение магистрального газопровода «Владивосток-Далянь»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Тема: Сооружение магистрального газопровода «Владивосток — Далянь»

Содержание Введение

1. Географическое положение, климатическая характеристика трассы газопровода Владивосток-Далянь

2. Расчет толщины стенки трубопровода

3. Проверка стенки трубопровода на прочность и деформацию

4. Земляные работы в обычных условиях

5. Сварочно-монтажные работы

6. Очистка полости трубопровода

7. Испытание трубопровода на прочность и проверка на герметичность Список использованной литературы

Трубопроводный транспорт нефти, нефтепродуктов и газа составляющая часть системы снабжения промышленности, энергетики, транспорта и населения топливом и сырьем. Он является одним из дешевых видов транспорта, обеспечивая энергетическую безопасность страны и в то же время позволяет существенно разгрузить железнодорожный транспорт для перевозок других важных для народного хозяйства грузов.

Магистральный трубопроводный транспорт — важнейшая и неотъемлемая составляющая топливно-энергетического комплекса России. На территории РФ создана разветвленная сеть магистральных газопроводов, нефтепроводов и продуктопроводов. Протяженность магистральных трубопроводов в России превысила 225 тыс. км, в том числе газопроводных магистралей — более 155 тыс. км, нефтепроводных — 50 тыс. км, нефтепродуктопроводных — 20 тыс. км.

С помощью магистрального трубопроводного транспорта перемещается 100% добываемого природного газа, 99% добываемой нефти, более 50% производимой продукции нефтепереработки.

Степень надежности трубопроводов во многом определяет стабильность обеспечения регионов России важнейшими топливно-энергетическими ресурсами. Одним из путей решения проблемы повышения надежности газонефтепроводов является использование новых эффективных научно обоснованных технологий строительства и ремонта трубопроводных систем.

Основной особенностью строительства и ремонта трубопроводов является разнообразие природно-климатических и гидрологических характеристик местности вдоль трассы, что требует значительного разнообразия конструктивных и технологических решений при прокладке и эксплуатации линейной части трубопроводов.

1. Географическое положение, климатическая характеристика трассы газопровода Владивосток-Далянь Рисунок 1- Киринское месторождение Газы метановые, бессернистые, полужирные. Состав газа Киринского месторождения по площади и разрезу сравнительно постоянен. Содержание метана в нем 89,9−91,98%, этана — 4,1−5,26%, пропана — 1,29−1,88%, бутана — 0,34−0,61%, пентана-0,05−0,27%, азота — 0,13−1,83%, углекислого газа — 0,38−1,39%. Удельный вес газа 0,7936−0,8240 кг/м³. Содержание гелия не превышает тысячной доли процента, азота и углекислого газа в сумме не более 5%. Разработка Киринского газоконденсатного месторождения будет осуществляться по следующему сценарию: — проектный уровень добычи газа — 5,5 млрд. м³/год; - фонд эксплуатационных скважин — 7 ед., бурение которых будет осуществляться ППБУ «Полярная звезда»;

— планируемый средний дебит скважины — 2,2 млн. м³/сут.;

— продолжительность периода постоянной добычи — 12 лет;

— отбор газа за период постоянной добычи — 77 млрд. м³.

Рисунок 2- Газопровод до Владивостока Климат Владивостока муссонный. Зима сухая и прохладная с ясной погодой. Весна продолжительная, с частыми колебаниями температуры. Лето тёплое и влажное, на летние месяцы приходится максимум количества осадков. Осень в городе тёплая, количество осадков к зиме постепенно уменьшается. Первые заморозки обычно наступают в начале ноября.

Среднегодовая температура воздуха в городе +4,9 °C. Самый тёплый месяц — август, с температурой +20,8 °C, самый холодный — январь ?11,3 °C. Абсолютный максимум температуры +33,6 °C был зарегистрирован 16 июля 1939 и 17 июля 1958, минимум ?31,4 °C регистрировался 10 января 1931. Температура воды в августе и начале сентября 22−23 градуса.

Средний годовой уровень осадков составляет 818 мм. Среднегодовое давление составляет 763 мм ртутного столба.

Далянь располагается на северо-востоке Китая, вдоль берегов залива Даляньвань, относящегося к просторам Жёлтого моря. Этот огромный город, имеющий русское прошлое, является крупнейшим портом данного региона, а также пользуется репутацией популярного туристического центра, обладая всеми достоинствами классического пляжного курорта международного значения.

Город был построен в 1898 году на месте рыбацкого посёлка Циннива, на территории, арендованной Россией у Китая. Русское правительство выложило внушительные по тем временам средства и за 7 лет портовый город, получивший название Дальний, был построен. Около года ушло на создание железнодорожной ветки соединившей его с Харбином. В 1904 году, по итогам русско-японской войны Дальний отошёл к Японии. Только в середине XX века, уже советские войска отвоевали город у страны Восходящего Солнца и некоторое время он находился в статусе свободного китайского порта, арендованного СССР. В 1950 году произошла его безвозмездная передача Китаю, вследствие чего впоследствии было изменено название.

Преобладает муссонный умеренный климат. Зима здесь сухая, прохладная и ветреная, со средней температурой воздуха около минус 6 градусов. Лето обычно выдаётся жарким и солнечным, когда градусник термометра преодолевает отметку в +25 градусов, хотя наибольшее количество осадков выпадает в период с июля по август.

Рисунок 3 — Фрагмент карты местности, где предполагается прокладка газопровода Высота над уровнем моря: Владивосток? 50 м; Далянь? 50 м.

Почвы по трассе газопровода-дерново-подзолистые, торфоземы, черноземы, редко глиноземы.

Ориентировочно длина газопровода может быть 1015 км.

Принимаем, что газопровод прокладывается подземным способом.

В реальных условиях строительства и ремонта магистральных газопроводов нормативный температурный перепад в металле стенок труб следует принимать равным разнице между максимально или минимально возможной температурой стенок в процессе эксплуатации и наименьшей или наибольшей температурой, при которой фиксируется расчетная схема трубопровода (свариваются захлесты, привариваются компенсаторы, производится засыпка трубопровода и т. п.).

Расчет нормативных температурных перепадов производим в следующем порядке:

— определяем нормативный температурный перепад для Владивостока

— определяем нормативный температурный перепад для Даляня

— определяем среднее арифметическое значение для температурного перепада.

В соответствии с заданным районом (Владивосток), выполним расчетный температурный перепад.

По находим для района прокладки трубопровода в районе Владивостока:

t_I = - 15 ⁰Cсредняя температура в январе;

t_VIII = + 20 ⁰Cсредняя температура в июле;

Д_I = 10 ⁰Cотклонение от средней температуры в январе;

Д_VIII = 6 ⁰Cотклонение от средней температуры в июле;

t_Э = 10 ⁰Cпримем температуру эксплуатации;

а) нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года:

б) расчетные значения:

Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное время года, а при замыкании в теплое время года Для района Владивостока качестве расчетного температурного перепада принимаем наибольшее значение

Определим расчетный температурный перепад для района Далянь.

t_I = - 6 ⁰Cсредняя температура в январе;

t_VIII = + 25 ⁰Cсредняя температура в июле;

Д_I = 6 ⁰Cотклонение от средней температуры в январе;

Д_VIII = 5 ⁰Cотклонение от средней температуры в июле;

t_Э = 10 ⁰Cпримем температуру эксплуатации;

а) нормативные значения температуры наружного воздуха в холодное и теплое время года:

Температурный перепад при замыкании трубопровода в холодное время года, а при замыкании в теплое время года В качестве расчетного температурного перепада принимаем наибольшее значение для района Далянь:

Находим среднее значение

2. Расчет толщины стенки трубопровода В соответствии с заданным районом для трубопровода, по [4], выбираем электросварные прямошовные трубы Выксунского металлургического завода по ТУ 1381−012−5 757 848−2005, с наружным диаметром 1020 мм, из стали 17Г1С-У, расчитанные на давление до 9,8 МПа.

Гидравлическое давление определяется по формуле ГОСТа 3845−75 при допускаемом напряжении 0,95 от предела текучести.

Для них временное сопротивление разрыву _В =510МПа, предел текучести _T =360 МПа, коэффициент надежности по металлу трубы к₁=1,34,

Нормальный ряд толщин стенки включает значения {10,0; 16,5; 17,1; 19,3; 20,4} мм.

В общем случае толщину стенки трубопровода согласно можно определить следующим образом:

(1)

где ₁ — коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, определяемый при сжимающих продольных осевых напряжениях (_{пр N}<0); первоначально принимаем ₁=1;

n_р — коэффициент надежности по нагрузке для газопроводов, n_р=1,1 [2];

р — внутреннее давление в трубопроводе;

D_Н — наружный диаметр трубопровода;

R₁ — расчетное сопротивление материала и его можно определить по формуле:

(2)

где нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали и в расчетах принимается =_в=550МПа;

m — коэффициент условий работы трубопровода, для транспортирования природного газа для четвертой категории трубопроводов m= 0,9; [1]

к_Н — коэффициент надежности по назначению, для газопровода с условным диаметром 1000 мм, при внутреннем давлении 8,3МПа k_Н =1,05; [4]

Коэффициент ₁ при сжимающих продольных осевых напряжениях

_{пр N}>0. При _{пр N}<0 ₁ определяется по формуле

(3)

Первоначально принимаем ₁=1.

Рассчитаем предварительную толщину стенки С учетом дальнейших проверок выбираем ближайшую по сортаменту номинальную толщину стенки д = 16,5 мм.

Кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки — внутреннего давления:

(4)

где t = 35 ⁰C — расчетный перепад температур;

— коэффициент Пуассона, =0,3 [2];

_t — коэффициент линейного расширения металла,

_t=1,210^-5 1/⁰С [2];

Е — модуль Юнга, Е=2,0610⁵ МПа [2];

D_ВН — внутренний диаметр трубопровода.

Рассчитаем продольные напряжения _{пр N}

Так как для _{пр N(-)}>0 ₁=1 и данный случай уже рассчитан, то рассчитаем значение коэффициента двуосного напряженного состояния металла труб:

Для данного значения коэффициента ₁ рассчитаем толщину стенки Номинальная толщина стенки должна также удовлетворять условию

(5)

Поскольку уточненная расчетная толщина стенки не превышает номинальной, проверяем выполнение условия (5):

или

Так как условие выполняется, то д = 16,5 мм можно принять за окончательный вариант толщины стенки.

3. Проверка стенки трубопровода на прочность и деформацию Прочность в продольном направлении проверяется по условию

(6)

где — коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла труб, при растягивающих осевых продольных напряжениях (0) =1,0, при сжимающих (<0) определяется по формуле

(7)

гдекольцевые напряжения в стене трубы от расчетного внутреннего давления:

(8)

=-4,6<0,27 · 326 = 88,0 — условие выполняется;

Для предотвращения недопустимых пластических деформаций трубопроводов проверку производят по условиям

(9)

(10)

где максимальные продольные напряжения в трубопроводе от нормативных нагрузок и воздействий;

коэффициент, учитывающий двухосное напряженное состояние металла трубы;

кольцевые напряжения в стенках трубопровода от нормативного внутреннего давления;

нормативное сопротивление материала, зависящее от марки стали, в расчетах принимается = _т = 360 МПа;

(11)

где 1200м — принимаем радиус упругого изгиба оси трубопровода [2];

Для проверки по деформациям находим:

1) Кольцевые напряжения от действия нормативной нагрузки — внутреннего давления:

(12)

Коэффициент определяется по формуле:

(13)

Условие выполняется, т. е.

2)Продольные напряжения :

при <0, ₃ = 0,84;

>0, .

для положительного температурного перепада

а)=

б) =

условие выполняется, т. е.:

МПа МПа для отрицательного температурного перепада

а) =

б) =

условие выполняется:

73,4

248,5

Поскольку условие, выполняется в случаях положительного и отрицательного температурных перепадов, то окончательно принимаем толщину стенки д = 16,5 мм; D_ВН = 987,0 мм.

4. Земляные работы в обычных условиях

Технологические параметры земляных сооружений, применяемых при строительстве магистральных трубопроводов (ширина, глубина и откосы траншеи, сечение насыпи и крутизна ее откосов, параметры шпуров и скважин), устанавливаются в зависимости от диаметра прокладываемого трубопровода, способа его закрепления, рельефа местности, грунтовых условий и определяются проектом. Размеры траншеи (глубина, ширина по дну, откосы) устанавливают в зависимости от назначения и внешних параметров трубопровода, вида балластировки, характеристики грунтов, гидрогеологических и рельефных условий местности.

Конкретные параметры земляных сооружений определяются рабочими чертежами, см. приложение А.

Глубину траншеи устанавливают из условий предохранения трубопровода от механических повреждений при переезде через него автотранспорта, строительных и сельскохозяйственных машин. Глубина траншеи при прокладке магистральных трубопроводов принимается равной диаметру трубы плюс необходимая величина засыпки грунта над ней и назначается проектом. При этом она должна быть

Таблица 1

Минимальная ширина траншеи понизу назначается СНиП и принимается не менее 1,5 D — для трубопроводов диаметром 700 мм и более с учетом следующих дополнительных требований: ля трубопроводов диаметром 1200 и 1400 мм при рытье траншей с откосами не круче 1:0,5 ширину траншеи по дну допускается уменьшать до величины D + 500 мм, где D — условный диаметр трубопровода.

При разработке грунта землеройными машинами ширину траншеи рекомендуется принимать равной ширине режущей кромки рабочего органа машины, принятой проектом организации строительства, но не менее указанной выше.

При балластировке трубопровода утяжеляющими грузами или закреплении анкерными устройствами ширину траншеи по дну необходимо принимать не менее 2,2 D, а для трубопровода с тепловой изоляцией устанавливается проектом.

Ширину траншеи по дну на кривых участках из колен принудительного гнутья рекомендуется принимать равной двукратной величине по отношению к ширине на прямолинейных участках.

К началу работ по рытью траншеи рекомендуется получить:

— письменное разрешение на право производства земляных работ в зоне расположения подземных коммуникаций, выданное организацией, ответственной за эксплуатацию этих коммуникаций;

— проект производства земляных работ, при разработке которого используются типовые технологические карты;

— заряд-задание экипажу экскаватора (если работы выполняются совместно с бульдозерами и рыхлителями, то и машинистам этих машин) на производство работ.

Перед разработкой траншеи необходимо восстановить разбивку оси траншеи. При разработке траншеи одноковшовым экскаватором по оси траншеи расставляют вешки впереди по ходу машины и сзади вдоль уже вырытой траншеи. При рытье роторным экскаватором на передней части его устанавливают вертикальный визир, который позволяет машинисту, ориентируясь на установленные вешки, держаться проектного направления трассы.

Профиль для траншеи необходимо выполнять так, чтобы уложенный трубопровод по всей длине нижней образующей плотно соприкасался с дном траншеи, а на углах поворота — располагался по линии упругого изгиба.

На дне траншеи не следует оставлять обломки скальных пород, гравия, твердых комков глины и прочих предметов и материалов, которые могут повредить изоляцию укладываемого трубопровода.

Разработка траншеи производится одноковшовыми экскаваторами:

— на участках с выраженной холмистой местностью (или сильнопересеченной), прерывающейся различными (в том числе водными) преградами;

— на участках кривых вставок трубопровода;

— при работе в мягких грунтах с включением валунов;

— на участках повышенной влажности и болотах;

— в обводненных грунтах (на рисовых полях и орошаемых землях);

— в местах, где невозможно или нецелесообразно использовать роторные экскаваторы;

— на сложных участках, специально определенных проектом.

Для разработки широких траншей с откосами (в сильно обводненных, сыпучих, неустойчивых грунтах) на сооружении трубопроводов используют одноковшовые экскаваторы, оборудованные драглайном. Землеройные машины оборудуют надежной действующей звуковой сигнализацией. С системой сигналов должны быть ознакомлены все рабочие бригады, обслуживающие эти машины.

На участках со спокойным рельефом местности, на отлогих возвышенностях, на мягких подножьях и на мягких затяжных склонах гор работы могут выполняться роторными траншейными экскаваторами.

Траншеи с вертикальными стенками могут разрабатываться без крепления в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод на глубину (м):

в насыпных песчаных и гравелистых грунтах … не более 1;

в супесях … не более 1,25;

в суглинках и глинах … не более 1,5;

При разработке траншей большой глубины необходимо устраивать откосы различного заложения в зависимости от состава грунта и его влажности (табл. 2).

Таблица 2 Допустимая крутизна откосов траншей

В переувлажненных, глинистых грунтах дождевыми, снеговыми (талыми) и грунтовыми водами крутизну откосов котлованов и траншей уменьшают по сравнению с указанной в табл.1 до величины угла естественного откоса. Уменьшение крутизны откосов производитель работ оформляет актом. Лесовидные и насыпные грунты при переувлажнении становятся неустойчивыми, и при их разработке применяют крепление стенок.

Крутизна откосов траншей под трубопровод и котлованов под установку трубопроводной арматуры принимается по рабочим чертежам (в соответствии с табл. 2).

Методы разработки грунтов определяют в зависимости от параметров земляного сооружения и объемов работ, геотехнических характеристик грунтов, классификации грунтов по трудности разработки, местных условий строительства, наличия землеройных машин в строительных организациях.

На линейных работах по ходу рытья траншей под трубопроводы в соответствии с рабочими чертежами разрабатывают котлованы под краны, конденсатосборники и другие технологические узлы размерами по 2 м во все стороны от сварного стыка трубопровода с арматурой.

Под технологические разрывы (захлесты) разрабатываются приямки глубиной 0,7 м, длиной 2 м и шириной не менее 1 м в каждую сторону от стенки трубы.

При сооружении линейной части трубопроводов поточным методом грунт, вынутый из траншеи, укладывается в отвал с одной (левой по направлению работ) стороны траншеи, оставляя другую сторону свободной для передвижения транспорта и производства строительно-монтажных работ.

Во избежание обвала вынутого грунта в траншею, а также обрушения стенок траншеи основание отвала вынутого грунта следует располагать в зависимости от состояния грунта и погодных условий, но не ближе 0,5 м от края траншеи.

Обвалившийся грунт в траншее может быть зачищен экскаватором с грейферным ковшом непосредственно перед укладкой трубопровода.

Разработка траншей одноковшовым экскаватором с обратной лопатой ведется в соответствии с проектом без применения ручной подчистки дна (это достигается рациональным расстоянием продвижения экскаватора и протаскиванием ковша по дну траншеи), что обеспечивает устранение гребешков на дне траншеи.

Разработка траншей драглайном выполняется лобовыми или боковыми забоями. Выбор способа разработки зависит от размеров траншей по верху, места отсыпки грунта и условий работы. Широкие траншеи, особенно на заболоченных и слабых грунтах, разрабатывают, как правило, боковыми проходами, а обычные — лобовыми.

При устройстве траншей экскаватор рекомендуется устанавливать от края забоя на расстоянии, обеспечивающем безопасную работу машин (за пределами призмы обрушения грунта): для экскаваторов — драглайнов с ковшом емкостью 0,65 м расстояние от бровки траншеи до оси движения экскаватора (при боковой разработке) должно составлять не менее 2,5 м. На неустойчивых слабых грунтах под ходовую часть экскаватора подкладывают деревянные слани либо работают с передвижных пеносаней.

При разработке траншей одноковшовыми экскаваторами с обратной лопатой и драглайном допускается перебор грунта до 10 см; недобор грунта не разрешается.

На участках с высоким уровнем стояния грунтовых вод разработку траншей рекомендуется начинать с более низких мест для обеспечения стока воды и осушения вышележащих участков.

Для обеспечения устойчивости стенок траншеи при ведении работ в малоустойчивых грунтах роторными экскаваторами последние оборудуются специальными откосниками, которые позволяют разрабатывать траншеи с откосами (крутизной 1:0,5 и более).

Траншеи, глубина которых превышает максимальную глубину копания экскаватора данной марки, разрабатывают экскаваторами в комплексе с бульдозерами.

Устройство полок

При прохождении трасс по склону с поперечной крутизной более 8° должна устраиваться полка.

Конструкция и параметры полки назначаются в зависимости от диаметра труб, размеров траншей и отвалов грунта, типа применяемых машин и методов работ и определяются проектом.

Устойчивость полунасыпиполки зависит от характеристики насыпного грунта и грунта подошвы косогора, крутизны косогора, ширины насыпной части, состояния растительного покрова. Для устойчивости полки ее отрывают с уклоном 3−4% в сторону косогора.

На участках с поперечным уклоном до 15° разработка выемок под полки в нескальных и разрыхленных скальных грунтах производится поперечными проходами бульдозеров перпендикулярно оси трассы. Доработка полки и ее планировка в этом случае производится продольными проходами бульдозера с послойной разработкой грунта и перемещением его в полунасыпи.

Разработка грунта при устройстве полок на участках с поперечным уклоном до 15° может выполняться также продольными проходами бульдозера. Бульдозер вначале производит зарезание и разработку грунта у линии перехода полувыемками в полунасыпь. После срезки грунта в первой призме у внешней кромки полки и перемещения его в насыпную часть полки разрабатывается грунт следующей удаленной от границы перехода в полунасыпь призме (к направлению внутренней части полки), а затем в следующих находящихся в материковом грунте призмах — до полной разработки профиля полувыемки.

При больших объемах земляных работ используются два бульдозера, которые ведут разработку полки с двух сторон продольными проходами навстречу друг другу.

На участках с поперечным уклоном более 15° для разработки разрыхленного или нескального грунта при устройстве полок применяют одноковшовые экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Экскаватор разрабатывает грунт в пределах полувыемки и отсыпает его в насыпную часть полки. В процессе первоначальной разработки полки его рекомендуется якорить бульдозером или трактором. Окончательная доработка и планировка полки выполняется бульдозерами.

При работе тракторного рыхлителя учитывается, что эффективность его работы повышается, если направление рабочего хода принимается сверху вниз под уклон и рыхление ведется с выбором наибольшей длины рабочего хода.

Земляные работы по разработке траншей на полках рекомендуется вести с опережением вывозки труб на трассу.

Траншеи на полках в мягких грунтах и сильно выветрелых скальных породах разрабатывают одноковшовыми и роторными экскаваторами без рыхления. На участках с плотными скальными грунтами перед разработкой траншеи грунт рыхлят буровзрывным способом.

Землеройные машины при разработке траншей перемещаются по тщательно спланированной полке; при этом одноковшовые экскаваторы перемещаются так же, как и при сооружении траншей в скальных грунтах на равнинной местности, по настилу из металлических или деревянных щитов.

Отвал грунта из траншеи помещается, как правило, у бровки откоса полувыемки с правой стороны полки по ходу разработки траншеи. Если отвал грунта располагается в зоне проезда, то для нормальной работы строительных машин и механизмов грунт планируют по полке и утрамбовывают бульдозерами.

На участках трассы с продольными уклонами до 15° разработка траншей, если нет поперечных косогоров, выполняется одноковшовыми экскаваторами без специальных предварительных мероприятий. При работе на продольных уклонах от 15 до 36° осуществляют предварительную анкеровку экскаватора. Число анкеров и метод их закрепления определяют расчетом, который должен быть в составе проекта производства работ.

При работе на продольных уклонах более 10° для определения устойчивости экскаватора его проверяют на самопроизвольный сдвиг (скольжение) и при необходимости производят анкеровку. В качестве анкеров на крутых склонах используют тракторы, бульдозеры, лебедки. Удерживающие приспособления располагают на вершине склона на горизонтальных площадках и соединяют с экскаватором тросом.

На продольных уклонах до 22° разработка грунта одноковшовым экскаватором допускается в направлении как снизу вверх, так и сверху вниз по склону.

На участках с уклоном более 22° для обеспечения устойчивости одноковшовых экскаваторов допускается: при прямой лопате вести работы только в направлении сверху вниз по склону ковшом вперед по ходу работ, а при обратной лопате — только сверху вниз по склону, ковшом назад по ходу работ.

Разработка траншей на продольных уклонах до 36° в грунтах, не требующих рыхления, производится одноковшовыми или роторными экскаваторами, в предварительно разрыхленных грунтах — одноковшовыми экскаваторами.

Работа роторных экскаваторов разрешается на продольных уклонах до 36° при движении их сверху вниз. При уклонах от 36 до 45° применяется их анкеровка.

Работа одноковшовых экскаваторов при продольном уклоне свыше 22° и роторных экскаваторов свыше 45° выполняется специальными приемами согласно проекту производства работ.

Разработка траншеи бульдозерами выполняется на продольных уклонах до 36°.

Устройство траншей на крутых склонах от 36° и выше может выполняться также лотковым способом с использованием скреперных установок либо бульдозеров.

5. Сварочно-монтажные работы

газопровод магистральный монтажный Сварочно-монтажные работы в значительной степени определяют конечное качество сооружения, его эксплуатационную надежность. Во многих странах мира, в т. ч. в России, применяется двухстадийная схема выполнения сварочных работ: на первой стадии отдельные трубы с заводской длиной 12 м и менее на полустационарных трубосварочных базах сваривают с поворотом в 24-, 36- и даже 48-метровые секции.

На второй стадии из этих вывезенных на трассу длинномерных секций сваривается непрерывная нитка трубопровода.

Разнообразие условий строительства трубопроводов определяет применение различных методов сварки в их сочетании. Поэтому наряду с дуговыми методами сварки успешно развивается и электроконтактная сварка, используется в промышленных масштабах принудительное формирование шва как средство повышения производительности сварки плавлением неповоротных стыков. При этом в качестве сварочного материала применена самозащитная порошковая проволока.

Развитие механизированной сварки, которая в сочетании с совершенствованием геометрии свариваемых труб обеспечивает высокую стабильность технологических программ и высокое качество сварных соединений, не исключает применения ручной дуговой сварки трубопроводов, в том числе при выполнении так называемых специальных работ. К таким работам относится сварка крановых узлов, криволинейных участков, захлестов, катушек и других особо ответственных сварных соединений, при подготовке которых зачастую используют термическую резку кромок в процессе их подгонки.

Сборка и сварка труб на трубосварочной базе охватывает комплекс работ, в который входят следующие трудовые процессы:

— подготовка и обработка торцов труб для автоматической сварки;

— сборка и двухсторонняя автоматическая сварка под флюсом трехтрубных секций.

Сборка и сварка секций труб на трассе выполняется, как правило, поточнорасчлененным методом и охватывает комплекс работ, в который входят следующие трудовые процессы:

подготовка стыков секций труб к сборке и сварке;

сборка и сварка корневого слоя шва;

сварка второго слоя шва — «горячего» прохода;

сварка заполняющего и облицовочного слоев шва.

Сварка секций труб на трассе поточно-расчлененным методом осуществляется в три технологических этапа:

1-й этап — подготовка стыков секций труб к сборке и сварке.

В состав работ входят: правка или обрезка дефектных кромок стыков; очистка внутренней полости секций; зачистка кромок стыков; выкладка секций труб вдоль трассы для центровки.

2-й этап — сварка первого (корневого) и второго («горячего» прохода) слоев шва.

В состав работ входят: центровка стыка и установка зазора; предварительный подогрев кромок стыков секций; сварка корневого слоя шва и «горячего» прохода.

3-й этап — сварка заполняющего и облицовочного слоев шва.

Режимы сварки Для разработки технологического процесса сварки необходимо выбрать оптимальный способ сварки, оборудование для сварки, сварочные материалы, конструктивный тип соединения и форму разделки кромок, режима сварки, методы и нормы контроля сварных швов, предусмотреть мероприятия по предупреждению или уменьшению сварочных деформаций, при этом можно рассчитывать все или только отдельные промежуточные и выходные характеристики:

температуру и скорость охлаждения металла шва и зоны термического влияния, длительность его выдержки;

долевое участие основного металла в формировании шва;

химический состав металла шва для всех легирующих элементов;

геометрические размеры шва — глубину проплавления, ширину, высоту усиления; коэффициенты формы провара и валика;

механические свойства металла шва: предел прочности, предел текучести; относительное удлинение, относительное поперечное сужение; ударную вязкость.

В настоящее время строгое математическое обоснование имеют только формулы по расчету процессов нагрева и охлаждения металла при сварке. Остальные параметры режима сварки выбирают по различным экспериментальным зависимостям, представленным в виде таблиц и номограмм.

Ручная электродуговая сварка Режимом сварки называют совокупность основных характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, формы и качества. При ручной электродуговой сварке — это диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжения дуги, площадь поперечного сечения шва, и др.

Рисунок 4 Форма поперечного сечения наплавленного металла стыкового шва с У-образной разделкой кромок Механизированная электродуговая сварка Основными параметрами режима механизированной сварки под флюсом и в защитных газах, оказывающие существенное влияние на размеры и форму шва являются: сила сварочного тока, плотность тока в электроде, напряжение дуги, скорость сварки, химический состав и гранупяция флюса, род тока и его полярность.

Контроль качества шва производится непрерывно, приборами неразрушающего контроля.

6. Очистка полости трубопровода Полость трубопровода до испытания должна быть очищена от окалины и грата, а также от случайно попавших при строительстве внутрь трубопроводов грунта, воды и различных предметов.

Очистка полости трубопроводов выполняется одним из следующих способов:

— промывкой с пропуском очистных поршней или поршней-разделителей;

— продувкой с пропуском очистных поршней, а при необходимости и поршней-разделителей;

— продувкой без пропуска очистных поршней.

Очистка полости линейной части и лупингов газопроводов и должна, как правило, выполняться продувкой воздухом с пропуском ерша-разделителя.

Очистка полости подземных трубопроводов должна производиться после укладки и засыпки.

На трубопроводах, монтируемых без внутренних центраторов, следует производить предварительную очистку полости протягиванием очистных устройств в процессе сборки трубопроводов в нитку.

Промывке с пропуском очистных поршней или поршней-разделителей следует подвергать трубопроводы, испытание которых предусмотрено в проекте гидравлическим способом.

При промывке трубопроводов перед очистными поршнями или поршнями-разделителями должна быть залита вода в объеме 10—15% объема полости очищаемого участка. Скорость перемещения очистных поршней или поршней-разделителей при промывке должна быть не менее 1 км/ч.

Продувке с пропуском очистных поршней должны подвергаться трубопроводы диаметром 219 мм и более, укладываемые подземно и наземно.

При продувке очистные поршни пропускаются по участкам трубопровода протяженностью не более, чем расстояние между линейной арматурой под давлением сжатого воздуха или газа, поступающего из ресивера (баллона), создаваемого на прилегающем участке.

Продувка считается законченной, когда после вылета очистного устройства из продувочного патрубка выходит струя незагрязненного воздуха или газа.

Если после вылета очистного устройства из трубопровода выходит струя загрязненного воздуха или газа, необходимо провести дополнительную продувку участка.

Если после вылета очистного устройства из продувочного патрубка выходит вода, по трубопроводу дополнительно следует пропустить поршни-разделители.

При продувке трубопровода пропуск и выпуск загрязнений и очистных поршней через линейную арматуру запрещаются.

При застревании в трубопроводе в процессе продувки или промывки очистного устройства оно должно быть извлечено из трубопровода и участок трубопровода подлежит повторной продувке или промывке.

После очистки полости трубопровода любым из указанных способов на концах очищенного участка следует устанавливать временные инвентарные заглушки.

7. Испытание трубопровода на прочность и проверка на герметичность Гидравлическое испытание проводится с целью проверки трубопровода на прочность и герметичность. В соответствии с требованиями СНиП III-42−80 испытания трубопроводов газопроводов, должны производиться в три этапа.

Первый этап — после сварки на строительно-монтажной площадке или стапеле, но до изоляции участков. Испытание производится только гидравлическим способом. Давление при испытании на прочность должно быть равно гарантированному трубным заводом испытательному давлению без учета осевого подпора, продолжительность испытания — 6 ч. Давление при испытании на герметичность должно быть равным рабочему, продолжительность испытания не менее 12 ч.

Второй этап — после укладки, но до засыпки. Испытание газопровода должно производиться гидравлическим или пневматическим способом. Давление при испытании на прочность гидравлическим способом должно быть в нижней точке равно гарантированному заводом испытательному давлению без учета осевого подпора, в верхней точке не менее 1,5 рабочего давления для трубопроводов категории В и 1,25 рабочего давления — для трубопроводов категории I; продолжительность испытания — 12 ч. Давление при испытании на герметичность должно быть равным рабочему, продолжительность испытания — не менее 12 ч.

Третий этап — одновременно с прилегающими участками. Испытание газопроводов должно производиться только гидравлическим способом.

Продолжительность испытания на прочность — 24 ч. При испытании гидравлическим способом давление в нижней точке должно быть равным гарантированному заводом испытательному давлению; для труб, уложенных на прилегающих участках, в верхней точке давление должно быть равным 1,25 рабочего, если прилегающие участки имеют 1 — II категорию, и должно быть равным 1,1 рабочего, если прилегающие участки имеют III — IV категорию. При испытании пневматическим способом давление должно быть равным 1,1 рабочего. Давление при испытании на герметичность должно быть равным рабочему, продолжительность испытания — не менее 12 ч.

Гидравлическое испытание включает следующие основные работы:

? установку и снятие заглушек;

? установку и снятие испытательной арматуры;

? непосредственно испытание трубопровода на прочность и проверку его на герметичность.

При испытании трубопроводов используют плоские и сферические заглушки, а также инвентарные узлы заводского изготовления с заглушками и арматурой. Инвентарный узел состоит из отрезка трубы длиной около 1 м того же диаметра, что и испытываемый трубопровод, с заглушкой и арматурой.

При всех способах испытания на прочность и герметичность для измерения должны применяться проверенные, опломбированные и имеющие паспорт дистанционные приборы или манометры класса точности не ниже 1 и с предельной шкалой на давление, равной около 4/3 от испытательного, устанавливаемые вне охранной зоны.

О производстве и результатах очистки полости, а также испытаниях трубопроводов на прочность и проверке их на герметичность составляют соответствующие акты.

На первом этапе, осуществляемом на строительно-монтажной площадке после сварки плетей, но до их изоляции испытательное давление Рисп назначается равным заводскому Рзав, т. е. Рисп = Рзав. Плети трубопровода, во избежание образования в них воздушных мешков, укладываются на лежки с продольным уклоном. Если по условиям местности это невозможно, то должны быть определены и зафиксированы все возвышенные места для последующей установки на них воздухоспускных кранов. При испытании сразу нескольких плетей трубопровода «гребенкой» все плети укладываются параллельно на расстоянии 3 — 5 м друг от друга и соединяются трубами диаметром 50−100 мм на нижних по расположению концах. С помощью напорного трубопровода испытываемые плети трубопровода соединяются с наполнительным и опрессовочным агрегатами.

Для испытаний используют наполнительно-опрессовочный агрегат АНО 201, который смонтирован на двухосной тележке и имеет относительно небольшую массу — 2100 кг. При работе в режиме наполнения производительность АНО 201 составляет до 70 м3/ч при давлении 4 МПа и 30м3/ч — при давлении 6 МПа. При работе в режиме опрессовки агрегат АНО — 201 имеет производительность 1,2 м3/ч и позволяет создать давление до 20МПа.

Для гидравлического испытания применяют также наполнительный агрегат АН-2 совместно с опрессовочным агрегатом АО-2. Производительность агрегата АН-2 составляет 400 м3/ч при давлении 1,5 МПа. Производительность АО-2 равна 25 м³/ч при давлении 10 МПа.

На испытываемый участок трубопровода устанавливают не менее двух пружинных манометров. При испытании одной плети манометры устанавливаются на обоих ее концах, при испытании одновременно нескольких секций один манометр устанавливается на низком конце первой плети, а второй — на высоком конце последней плети.

Установка манометров производится в местах, наименее подверженных вибрации, или на вспомогательных дистанционных трубках. Манометры должны занимать вертикальное положение и быть доступными для осмотра. Воздухоспускные краны устанавливаются на всех возвышенных местах трубопровода. Патрубки для залива и выпуска воды устанавливаются в нижней части концов трубопровода.

На период проведения работ по испытанию плетей для обеспечения безопасности устанавливают охранную зону, за пределы которой до начала работ по проведению испытаний должны быть удалены люди и техника, непосредственно связанные с гидравлическим испытанием. Для безопасного проведения гидравлических испытаний опрессовочный и наполнительный агрегаты монтируются таким образом, чтобы была обеспечена безопасность рабочих, обслуживающих агрегаты. Для этого используются пересеченность рельефа местности и отвал грунта возле уреза воды или устраиваются котлованы для опрессовочного и наполнительного агрегатов. В целях обеспечения безопасности длина напорного трубопровода, соединяющего наполнительный и опрессовочный агрегаты с испытываемыми плетями, должна быть не менее 25 м.

При проведении гидравлических испытаний при отрицательных температурах должны быть приняты меры по предохранению трубопроводов и испытательной арматуры от замораживания. Для опрессовки могут водные растворы солей и антифризов.

На втором этапе, осуществляемом после укладки трубопровода на дно траншеи, но до его засыпки, испытательное давление в нижней точке трубопровода должно быть равным заводскому, т. е. Рисп = Рзав. Особенность технологии гидравлических испытаний второго этапа заключается в том, что заполнение трубопровода водой и удаление воды из трубопровода осуществляют с помощью поршней-разделителей, которые вводят в трубопровод с помощью камеры пуска в начале трубопровода и удаляют через камеру приема очистных устройств в конце трубопровода, см. рисунок 4.

Рисунок 5 — Камера пуска средств очистки и диагностики

Гидравлическое испытание второго этапа проводят в следующей последовательности:

? устанавливают поршень-разделитель через открытую заглушку 2камеры пуска и закрывают заглушку;

? открывают задвижки 1 и 4, закрывают задвижку 6;

? открывают задвижки 11, 7, 8 и включают насос наполнительного агрегата на пуск поршня-разделителя и заполнение трубопровода водой;

? при появлении поршня-разделителя в камере приема закрывают задвижки 7 и 8 и извлекают поршень-разделитель;

? контролируют давление по показаниям манометров 5, установленных на концах дюкера, и после увеличения давления до значения, соответствующего номинальному напору наполнительного агрегата, последний отключают;

? открывают задвижку 12 и включением опрессовочного агрегата поднимают давление до Рисп, после чего насос опрессовочного агрегата отключают и закрывают задвижку 12. Трубопровод считается выдержавшим испытание, если давление впериод испытания продолжительностью 12 ч остается неизменным.

Удаление воды из трубопровода после гидравлических испытаний производится в следующей технологической последовательности:

? открывают задвижку 7 и производят частичное освобождение трубопровода от воды самотеком;

? устанавливают поршень-разделитель в камеру пуска и подключают нагнетательный трубопровод компрессора к камере пуска поршня-разделителя;

? открывают задвижки 1, 4, 8 и закрывают задвижку 6;

? открывают задвижку 13 и включают компрессор;

? после появления поршня-разделителя в конце трубопровода закрывают задвижку 8.

После проведения гидравлических испытаний второго этапа и вытеснения воды дюкер предъявляется представителю заказчика и готовится к стыковке с общей ниткой трубопровода.

На третьем этапе испытание перехода осуществляется совместно с прилегающими участками. Испытательное давление назначается в зависимости от категории прилегающих участков (максимально 1,25 Рраб).

газопровод стенка земляной монтажный

1. СП 36.13 330.2012. Магистральные трубопроводы (Актуализированная редакция СНиП 2.05.06−85*). / Госстрой. — М.: ФАУ «ФЦС», 2013. — 93с.

2. Фазлетдинов Р. А., Муфтахов Е. М. Прочность и устойчивость магистрального газопровода. Учебно-методическое пособие, Уфа: УГНТУ, 2006 г. — 71с.

3. Быков Л. И., Мустафин Ф. М., Рафиков С. К., Нечваль А. М., Лаврентьев А. Е. Типовые расчеты при сооружении и ремонте газонефтепроводов. Учебн. Пособие. — Санкт-Петербург: Недра, 2006 г. — 824с.

4. Инструкция по применению стальных труб на объектах ОАО «ГАЗПРОМ». М.: 000 «ВНИИГАЗ», 2007 г. — 124с.

5. Строительная климатология, справочное пособие к СниП, НИИСФ Госстроя, 1989 г, 90с.

6. СНиП III-42−80*. Магистральные трубопроводы / Госстрой России. — М.: ГУП ЦПП, 2001. — 74 с.

7. СП 104−34−96. Производство земляных работ. РАО «ГАЗПРОМ». М.: 000 «ВНИИГАЗ», 1996 г.